Smocze jajo może pomóc rozwiązać zagadkę narodzin największych gwiazd. Astronomowie odkryli gęste skupisko materii, ale jego natura pozostaje tajemnicą.
Astronomowie zajrzeli do wnętrza kosmicznego smoczego jaja, znajdującego się około 16,3 tys. lat świetlnych od Ziemi. Pod tą niezwykłą nazwą kryje się wyjątkowo gęste skupisko gazu i pyłu, w którym może właśnie rozpoczynać się proces powstawania masywnej gwiazdy. Nowe obserwacje radioteleskopu ALMA pokazały coś, czego wcześniej nie dało się dostrzec. W centrum obłoku znajduje się niezwykle zwarta struktura, otoczona ogromnym zapasem materii. Naukowcy podejrzewają, iż uchwycili jeden z najwcześniejszych etapów narodzin gwiezdnego olbrzyma.
Smocze jajo ukrywa się w ciemnym obłoku
Obiekt oznaczony jako C2c1a znajduje się wewnątrz obłoku molekularnego G028.37+00.07, znanego astronomom jako Dragon Cloud, czyli Smoczy Obłok. To rozległy obszar zimnego gazu i pyłu, tak gęstego, iż skutecznie pochłania promieniowanie podczerwone dochodzące z jego wnętrza.
Właśnie dlatego obserwowanie zachodzących tam procesów jest wyjątkowo trudne. Tradycyjne teleskopy optyczne nie potrafią zajrzeć przez grube warstwy pyłu, natomiast ALMA rejestruje promieniowanie o długościach milimetrowych i submilimetrowych. Pozwala to badać materię ukrytą wewnątrz obłoków, w których mogą powstawać nowe gwiazdy. Zespół kierowany przez Ashley Thomas Barnes z Europejskiego Obserwatorium Południowego wykorzystał obserwacje ALMA o wyjątkowo wysokiej rozdzielczości. Wyniki opisano w badaniu przyjętym do publikacji w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Wcześniejsze obserwacje sugerowały, iż w smoczym jaju znajduje się wyjątkowo masywne zagęszczenie materii. Nie było jednak jasne, czy jest to pojedyncza struktura, czy skupisko mniejszych obiektów, z których każdy może rozpocząć własny proces formowania gwiazdy. Nowe dane pozwoliły wyróżnić sześć składników badanego obszaru. Najważniejszym z nich jest centralne jądro C2c1a(a), które zdecydowanie dominuje w obserwowanym promieniowaniu. Co ciekawe, pomimo ogromnej rozdzielczości nie udało się podzielić go na kolejne, mniejsze fragmenty.
Astronomowie dostrzegli pojedyncze, zwarte skupisko materii na skali około 175 jednostek astronomicznych. Oszacowany promień jego najgęstszej części wynosi zaledwie 87 jednostek astronomicznych, czyli niespełna trzykrotność średniej odległości Neptuna od Słońca. W otoczeniu centralnego jądra znajdują się również słabsze skupiska gazu i pyłu. Najbliższy sąsiad jest oddalony o około 2400 jednostek astronomicznych. Sugeruje to, iż materia nie rozpada się równomiernie na wiele małych obiektów, ale w znacznej części koncentruje się w jednym miejscu.
W środku może, ale nie musi, znajdować się mały zalążek wielkiej gwiazdy
Dlaczego odkrycie wzbudza zainteresowanie? Astronomowie wciąż nie potrafią jednoznacznie wyjaśnić, jak powstają gwiazdy wielokrotnie masywniejsze od Słońca. Jeden ze scenariuszy zakłada, iż najpierw tworzy się duże, gęste jądro, które następnie zapada się pod wpływem własnej grawitacji.
Według innej koncepcji gwiazda zaczyna jako stosunkowo niewielki obiekt i stopniowo przyciąga materię z otoczenia. Pisaliśmy już o dwóch masywnych protogwiazdach, których ruch pokazał, jak skomplikowane mogą być początki życia gwiezdnych olbrzymów. W tamtym przypadku astronomowie odtworzyli historię obiektów, które prawdopodobnie powstały oddzielnie, a następnie zbliżyły się do siebie.
Smocze jajo może pokazywać jeszcze wcześniejszy moment. Masa jego centralnego jądra wynosi według nowych szacunków od około 2 do 30 mas Słońca, zależnie od temperatury pyłu. Całą strukturę otacza natomiast rozległy rezerwuar gazu i pyłu o masie około 110 Słońc, który może zasilać dalszy wzrost przyszłej gwiazdy.
Naukowcy nie wiedzą, co dokładnie znajduje się w środku
Największą zagadką na ten moment pozostaje temperatura centralnej części obiektu. Wcześniejsze pomiary sugerowały około 10 kelwinów, natomiast nowe obserwacje ujawniły temperaturę jasności sięgającą 40 kelwinów. To wskazuje, iż wewnątrz mogą panować znacznie cieplejsze warunki niż w otaczającym obłoku.
Nie wiadomo jednak, czy obserwowana struktura jest rzeczywiście zimnym, masywnym jądrem, czy raczej mniejszym i cieplejszym obiektem ukrytym w ogromnej ilości chłodniejszej materii. Od tego zależy nie tylko oszacowanie masy, ale również interpretacja stadium rozwoju.
Badacze nie wykryli też jednoznacznych śladów szybkich strumieni gazu, które często towarzyszą młodym protogwiazdom. Ich brak może wskazywać na bardzo wczesny etap narodzin, ale nie wyklucza istnienia słabego lub głęboko ukrytego wypływu materii.
Jak wyjaśnialiśmy niedawno na przykładzie Mgławicy Oriona, rozmieszczenie gęstego gazu i pyłu potrafi radykalnie zmieniać obraz procesów zachodzących we wnętrzu gwiazdotwórczych obłoków. Właśnie dlatego astronomowie muszą łączyć obserwacje różnych rodzajów promieniowania, zanim rozstrzygną, co naprawdę ukrywa się w badanej strukturze.
To może być jeden z najwcześniejszych momentów narodzin gwiezdnego olbrzyma
Zdaniem autorów smocze jajo jest wyjątkowo interesującym kandydatem na bardzo młode jądro gwiazdotwórcze. Jego zwarta budowa, duży zapas otaczającej materii i brak wyraźnych oznak intensywnej aktywności protogwiazdy odpowiadają warunkom przewidywanym dla początku formowania masywnego obiektu.
Nie jest to jednak ostateczny dowód na słuszność jednego modelu narodzin gwiazd. Obserwacje przez cały czas dopuszczają scenariusz, w którym niewielki zalążek stopniowo zwiększa masę, pobierając gaz z otoczenia. Astronomowie uzyskali za to niezwykle szczegółowy obraz miejsca, w którym materia może właśnie gromadzić się przed rozpoczęciem intensywnego wzrostu przyszłej gwiazdy. Kolejne pomiary temperatury i ruchu gazu powinny pomóc rozstrzygnąć, czy we wnętrzu smoczego jaja rzeczywiście pojawił się już gwiezdny zarodek.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
